CN110044675A - 一种软硬互层岩石试样制作装置及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于软硬互层岩体试验领域,涉及一种软硬互层岩石试样制作装置,包括:预压模具、切割堆叠单元及压制模具,还涉及一种软硬互层岩石试样制作方法,使用上述的装置,包括如下步骤:制备软层混合材料;制备硬层混合材料;制备软层材料块及硬层材料块;制备软硬互层材料块;制备软硬互层压缩块;制备软硬互层岩石试样。通过调整承重板与堆料口之间的距离,可方便地控制软硬互层材料互层厚度,软硬互层压缩块凝固后与水平面呈倾角固定,采用取芯机取样,可控制互层倾角;制作过程简单、制作效率高,同时单层材料块搬运、堆叠时在预压模具中,保证单层试样完整。
Description
技术领域
本发明属于软硬互层岩体试验领域,涉及一种软硬互层岩石试样制作装置及制作方法。
背景技术
软硬互层岩体是指由强度差异较大的两组及两组以上岩体成互层状结构组成的岩体,由于软岩与硬岩的岩性差异较大,软岩会发展成严重影响围岩稳定的软弱夹层,在外界地质应力的作用下导致大量的灾害时有发生,造成严重的经济损失。软硬互层岩体是隧道修建过程中经常遇到的一种岩体,随着隧道工程的不断发展,不可避免的经过红层、变质岩等软硬岩互层围岩分布的地区,实际工程中难以获取完整的软硬互层岩样,因此在试验室内制作出与实际情况相接近的软硬互层试样,并开展软硬互层岩体的相关力学试验及探索其变化规律是研究隧道稳定性的一种可行的方法。
现有的软硬互层岩石试样通常采用模具分层浇筑或分别浇筑预制后堆叠等方法制成,其互层厚度控制困难,倾角难以保证,制作过程复杂、制作效率低,同时单层试样搬运、堆叠过程中容易损坏。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种软硬互层岩石试样制作装置及制作方法,其互层厚度控制简单,制作效率高。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种软硬互层岩石试样制作装置,包括:预压模具、切割堆叠单元及压制模具;
所述预压模具为两侧分别设有进料开口及出料开口的盒状结构,所述预压模具设有所述进料开口的一侧上可拆卸设置有承压板,所述承压板在所述预压模具内滑动;
所述预压模具的远离所述承压板的一侧上可拆卸设置有将所述出料开口覆盖的底板;
所述预压模具设有所述进料开口的一侧上还可拆卸设置有用于使材料块脱模的脱模单元;
所述切割堆叠单元包括支撑框架、设置在所述支撑框架内的承重板及用于调整所述承重板在所述支撑框架内位置的位置调节单元;
所述支撑框架的一侧为堆料口,所述支撑框架设有所述堆料口的一侧与所述预压模具设有所述进料开口的一侧可拆卸连接;
所述承重板与所述支撑框架设有所述堆料口的一侧所在的平面平行,所述承重板在所述支撑框架内滑动;
所述压制模具为盒装结构,所述压制模具的一侧上设有入料口,所述压制模具内设有平行于所述压制模具设有入料口一侧所在平面的加压板,所述加压板在所述压制模具内滑动。
可选地,所述位置调节单元为设置于所述支撑框架内的位置调节杆,所述位置调节杆的一端连接在所述支撑框架上,所述位置调节杆的另一端连接在所述承重板的一侧上;
所述位置调节杆包括母杆及在所述母杆内沿所述母杆轴线方向滑动的子杆,所述子杆上均沿轴线方向等距设有若干固定通孔,所述母杆上还设置有用于固定子杆位置的位置固定销,所述位置固定销穿过所述固定通孔。
可选地,所述固定通孔之间间距为5mm。
可选地,所述脱模单元包括连接板及螺杆,所述连接板可拆卸连接于所述预压模具设有进料开口的一侧上,所述连接板上设有螺旋孔,所述螺杆在所述螺旋孔内转动,所述螺杆靠近所述预压模具的一端上设有推板,所述螺杆的另一端上设有旋转杆。
可选地,所述预压模具设有出料开口的一侧的两侧上均分别设有切割槽,所述切割槽平行于所述预压模具设有出料开口的一侧所在平面。
一种软硬互层岩石试样制作方法,使用如上述的装置,包括如下步骤,
制备软层混合材料:将水泥、石英砂、重晶石粉、水混合搅拌均匀;
制备硬层混合材料:将水泥、石英砂、水搅拌混合均匀;
制备软层材料块及硬层材料块:使用两个预压模具,将上述软层混合材料及上述硬层混合材料分别填充于预压模具中,对两个预压模具的承压板分别施加压力,制成软层材料块及硬层材料块;
制备软硬互层材料块:将一个预压模具拆卸下底板,将预压模具设有出料开口的一侧连接至切割堆叠单元的支撑框架设有堆料口的一侧上,调整承重板的位置,承重板与堆料口之间的距离为软硬互层岩石试样的单层厚度,使用脱模单元,使预压模具内的材料块在脱模单元的作用下由堆料口进入支撑框架内,将所述材料块进入切割堆叠单元部分与材料块其余部分平整割离,拆卸预压模具,将另一个预压模具拆卸下底板,重复上述步骤若干次,制成软硬互层材料块;
制备软硬互层压缩块:将上述软硬互层材料块沿其重叠方向由入料口进入压制模具中,对制成软硬互层压缩块,对加压板施加压力直至压缩稳定,制成软硬互层压缩块;
制备软硬互层岩石试样:上述软硬互层压缩块凝固后,机械加工为软硬互层岩石试样。
可选地,所述制备软层混合材料的步骤中,水泥、石英砂、重晶石粉、水的比例为1:1:3:0.625;所述制备硬层混合材料的步骤中,水泥、石英砂、重晶石粉、水的比例为1:0.5:0.2。
可选地,所述制备软层材料块的步骤中及所述制备硬层材料块的步骤中所施加压力均大于5.4MPa;所述制备软层材料块步骤及制备硬层材料块步骤中所述压力在60min内均匀施加完成,并维持压力30min。
可选地,所述软硬互层压缩块采用自然干燥凝固。
可选地,所述软硬互层压缩块凝固后与水平面呈倾角固定,使用取芯机沿垂直于水平面方向取芯为软硬互层岩石试样。
可选地,制备软硬互层材料块步骤中,采用钢丝穿过两个切割槽并在切割槽内滑动,对材料块进行切割。
本发明的有益效果在于:通过调整承重板与堆料口之间的距离,可方便地控制软硬互层材料互层厚度,软硬互层压缩块凝固后与水平面呈倾角固定,采用取芯机取样,可控制互层倾角;制作过程简单、制作效率高,同时单层材料块搬运、堆叠时在预压模具中,保证单层试样完整。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述,并且在某种程度上,基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的,或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作优选的详细描述,其中:
图1为预压模具结构示意图;
图2为预压模具及切割堆叠单元使用示意图;
图3为压制模具结构示意图。
附图标记:预压模具1、切割堆叠单元2、压制模具3、承压板11、脱模单元13、支撑框架21、承重板22、位置调节杆23、加压板31、连接板131、螺杆132、推板133、旋转杆134、母杆231、子杆232。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中,附图仅用于示例性说明,表示的仅是示意图,而非实物图,不能理解为对本发明的限制;为了更好地说明本发明的实施例,附图某些部件会有省略、放大或缩小,并不代表实际产品的尺寸;对本领域技术人员来说,附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件;在本发明的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本发明的限制,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1~图3,为一种软硬互层岩石试样制作装置,包括:预压模具1、切割堆叠单元2及压制模具;预压模具1为两侧分别设有进料开口及出料开口的盒状结构,预压模具1设有进料开口的一侧上可拆卸设置有承压板11,承压板11在预压模具1内滑动;预压模具1的远离承压板11的一侧上可拆卸设置有将所述出料开口覆盖的底板12;预压模具1设有进料开口的一侧上还可拆卸设置有用于使材料块脱模的脱模单元13;切割堆叠单元2包括支撑框架21、设置在支撑框架21内的承重板22及用于调整所述承重板在所述支撑框架内位置的位置调节单元;支撑框架21的一侧为堆料口,支撑框架21设有堆料口的一侧与预压模具1设有进料开口的一侧可拆卸连接;承重板22与支撑框架21设有堆料口的一侧所在平面平行,所述承重板在所述支撑框架内滑动;压制模具3为盒装结构,压制模具3的一侧上设有入料口,压制模具3内设有平行于压制模具3设有入料口一侧所在平面的加压板31,加压板31在压制模具3内滑动。本实施例中,位置调节单元为设置于支撑框架21内的位置调节杆23,位置调节杆23的一端连接在支撑框架21上,位置调节杆23的另一端连接在承重板22的一侧上;位置调节杆23包括母杆231及在母杆231内沿母杆231轴线方向滑动的子杆232,子杆232上沿轴线方向等距设有若干固定通孔,母杆23123上还设置有用于固定子杆位置的位置固定销,位置固定销穿过固定通孔。固定通孔之间间距为5mm。脱模单元13包括连接板131及螺杆132,连接板131可拆卸连接于预压模具1设有进料开口的一侧上,连接板121上设有螺旋孔,螺杆132在螺旋孔内转动,螺杆132靠近预压模具1的一端上设有推板133,螺杆132的另一端上设有旋转杆134。预压模具1设有出料开口的一侧的两侧上均分别设有切割槽,切割槽平行于预压模具1设有出料开口的一侧所在的平面。
实际使用时,制备软层混合材料:将水泥、石英砂、重晶石粉、水混合搅拌均匀;制备硬层混合材料:将水泥、石英砂、水搅拌混合均匀;制备软层材料块及硬层材料块:使用两个预压模具1,将上述软层混合材料及上述硬层混合材料分别填充于预压模具1中,对两个预压模具1的承压板11分别施加压力,制成软层材料块及硬层材料块;
制备软硬互层材料块:将一个预压模具1拆卸下底板12,将预压模具1设有出料开口的一侧连接至切割堆叠单元2的支撑框架21设有堆料口的一侧上,调整承重板22的位置,承重板22与堆料口之间的距离为软硬互层岩石试样的单层厚度,使用脱模单元13,使预压模具内的材料块在脱模单元13的作用下由堆料口进入支撑框架21内,将所述材料块进入切割堆叠单元2部分与材料块其余部分平整割离,拆卸预压模具1,将另一个预压模具1拆卸下底板,重复上述步骤若干次,制成软硬互层材料块;制备软硬互层压缩块:将上述软硬互层材料块沿其重叠方向由入料口进入压制模具3中,制成软硬互层压缩块,对加压板31施加压力直至压缩稳定,制成软硬互层压缩块;制备软硬互层岩石试样:上述软硬互层压缩块凝固后,机械加工为软硬互层岩石试样。
本实施例中,所述制备软层混合材料的步骤中,水泥、石英砂、重晶石粉、水的比例为1:1:3:0.625;所述制备硬层混合材料的步骤中,水泥、石英砂、重晶石粉、水的比例为1:0.5:0.2。所述制备软层材料块的步骤中及所述制备硬层材料块的步骤中所施加压力均大于5.4MPa;所述制备软层材料块步骤及制备硬层材料块步骤中所述压力在60min内均匀施加完成,并维持压力30min。软硬互层压缩块采用自然干燥凝固。制备软硬互层材料块步骤中,采用钢丝穿过两个切割槽并在切割槽内滑动,对材料块进行切割。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种软硬互层岩石试样制作装置,包括:预压模具、切割堆叠单元及压制模具;
所述预压模具为两侧分别设有进料开口及出料开口的盒状结构,所述预压模具设有所述进料开口的一侧上可拆卸设置有承压板,所述承压板在所述预压模具内滑动;
所述预压模具的远离所述承压板的一侧上可拆卸设置有将所述出料开口覆盖的底板;
所述预压模具设有所述进料开口的一侧上还可拆卸设置有用于使材料块脱模的脱模单元;
所述切割堆叠单元包括支撑框架、设置在所述支撑框架内的承重板及用于调整所述承重板在所述支撑框架内位置的位置调节单元;
所述支撑框架的一侧为堆料口,所述支撑框架设有所述堆料口的一侧与所述预压模具设有所述进料开口的一侧可拆卸连接;
所述承重板与所述支撑框架设有所述堆料口的一侧所在的平面平行,所述承重板在所述支撑框架内滑动;
所述压制模具为盒装结构,所述压制模具的一侧上设有入料口,所述压制模具内设有平行于所述压制模具设有入料口一侧所在平面的加压板,所述加压板在所述压制模具内滑动。
2.根据权利要求1所述的一种软硬互层岩石试样制作装置,其特征在于:所述位置调节单元为设置于所述支撑框架内的位置调节杆,所述位置调节杆的一端连接在所述支撑框架上,所述位置调节杆的另一端连接在所述承重板的一侧上;
所述位置调节杆包括母杆及在所述母杆内沿所述母杆轴线方向滑动的子杆,所述子杆上均沿轴线方向等距设有若干固定通孔,所述母杆上还设置有用于固定子杆位置的位置固定销,所述位置固定销穿过所述固定通孔。
3.根据权利要求1所述的一种软硬互层岩石试样制作装置,其特征在于:所述脱模单元包括连接板及螺杆,所述连接板可拆卸连接于所述预压模具设有进料开口的一侧上,所述连接板上设有螺旋孔,所述螺杆在所述螺旋孔内转动,所述螺杆靠近所述预压模具的一端上设有推板,所述螺杆的另一端上设有旋转杆。
4.根据权利要求1所述的一种软硬互层岩石试样制作装置,其特征在于:所述预压模具设有出料开口的一侧的两侧上均分别设有切割槽,所述切割槽平行于所述预压模具设有出料开口的一侧所在平面。
5.一种软硬互层岩石试样制作方法,其特征在于,使用如权利要求1至4任一项所述的装置,包括如下步骤,
制备软层混合材料:将水泥、石英砂、重晶石粉、水混合搅拌均匀;
制备硬层混合材料:将水泥、石英砂、水搅拌混合均匀;
制备软层材料块及硬层材料块:使用两个预压模具,将上述软层混合材料及上述硬层混合材料分别填充于预压模具中,对两个预压模具的承压板分别施加压力,制成软层材料块及硬层材料块;
制备软硬互层材料块:将一个预压模具拆卸下底板,将预压模具设有出料开口的一侧连接至切割堆叠单元的支撑框架设有堆料口的一侧上,调整承重板的位置,承重板与堆料口之间的距离为软硬互层岩石试样的单层厚度,使用脱模单元,使预压模具内的材料块在脱模单元的作用下由堆料口进入支撑框架内,将所述材料块进入切割堆叠单元部分与材料块其余部分平整割离,拆卸预压模具,将另一个预压模具拆卸下底板,重复上述步骤若干次,制成软硬互层材料块;
制备软硬互层压缩块:将上述软硬互层材料块沿其重叠方向由入料口进入压制模具中,对制成软硬互层压缩块,对加压板施加压力直至压缩稳定,制成软硬互层压缩块;
制备软硬互层岩石试样:上述软硬互层压缩块凝固后,机械加工为软硬互层岩石试样。
6.根据权利要求5所述的一种软硬互层岩石试样制作方法,其特征在于:所述制备软层混合材料的步骤中,水泥、石英砂、重晶石粉、水的比例为1:1:3:0.625;所述制备硬层混合材料的步骤中,水泥、石英砂、重晶石粉、水的比例为1:0.5:0.2。
7.根据权利要求5所述的一种软硬互层岩石试样制作方法,其特征在于:所述制备软层材料块的步骤中及所述制备硬层材料块的步骤中所施加压力均大于5.4MPa;所述制备软层材料块步骤及制备硬层材料块步骤中所述压力在60min内均匀施加完成,并维持压力30min。
8.根据权利要求5所述的一种软硬互层岩石试样制作方法,其特征在于:所述软硬互层压缩块采用自然干燥凝固。
9.根据权利要求5至8任一项所述的一种软硬互层岩石试样制作方法,其特征在于:所述软硬互层压缩块凝固后与水平面呈倾角固定,使用取芯机沿垂直于水平面方向取芯为软硬互层岩石试样。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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